哈工大机械设计轴系部件大作业

1、可编辑Harbin Institute of Technology机械设计大作业题 目： 轴系部件设计 院 系： 能源科学与工程学院 班 级： 1002301 姓 名： 邹云鹏 学 号： 1100200312 轴系部件设计一、 设计题目原始数据如下：方案Pd（KW）轴承座中心高H（mm）最短工作年限LFC5.3.32.5920552.820010年2班25% 图 1二、轴的材料选择因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故需选用常用材料45钢，调质处理。三、初算轴径，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径和长度对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献1查表10.2得 C=118106,取C =1

2、12，则 式中： 齿轮的传动效率 为小齿轮传递的功率，有大作业四可知=3.0，由参考文献2，取 ，代入上式，得：考虑有一个键槽的影响，取四、结构设计1.轴承部件的结构型式及主要尺寸 为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚，机体上轴承旁连接螺栓直径，装拆螺栓所需的扳手空间，故轴承座内壁至座孔外端面距离，取。2.确定轴的轴向固定方式因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从 处开始设计。3.选择滚动轴承类型，并确定其润滑与密封方式因轴承所受轴向

3、力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度，齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清洁，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，并在轴上安置挡油板。4. 轴的结构设计本设计中有7个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈为基础，考虑轴上零件的受力情况，轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各段的直径。轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素，通常从与传动件相配的轴段开始。根据以上要求，确定各段轴的直径：=24，=26，=30，=35，=40mm，=30mm根据轴承的

4、类型和，初选滚动轴承型号为7306C，=30，=72，=19。因为轴承选用脂润滑，轴上安置挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定距离，取。为避免齿轮与机体内壁相碰，在齿轮端面与机体内壁间留有足够的间距H，取H=15mm。采用凸缘式轴承盖，其凸缘厚度e=10mm。为避免带轮轮毂端面与轴承盖连接螺栓头相碰，并便于轴承盖上螺栓的装拆，带轮轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K，取K=20mm。在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖、带轮的相互位置和尺寸后，即可从轴段开始，确定各轴段的长度。轴段的长度要比相配齿轮轮毂长度b略短，取=b-2=60mm轴段的长度=H+B+2=46mm轴段的长度=轴段的长度=58m

5、m轴段的长度就是轴环的宽度m，按经验公式m=1.4h=3.5mm 适当放大，取=15mm轴段的长度=由以上分析可得轴的各段宽度为：=58mm，=54mm，=43mm，=60mm，=10mm，=31mm。进而，轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来，7206C轴承力的作用点距外座圈大边距离，取该点为支点。取带轮中间为力作用点，则可得跨距，。 5. 键连接设计带轮及齿轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，分别采用键87GB/T 10962003及108GB/T 10962003。五、轴的受力分析 1. 画轴的结构设计简图根据上面几步对轴的结构尺寸分析计算，可以画出轴的结构设计草图如图2（a）。2

6、.画轴的受力简图根据材料力学知识，对轴的隔断进行受力分析，画出轴的受力简图如图2（b）。3.计算支承反力齿轮所受转矩为 /Nmm=齿轮圆周力为径向力为轴向力在水平面上在垂直面上 轴承I的总支承反力轴承II支承反力4.画弯矩图根据受力情况可画轴上隔断的弯矩图如图2（c）在水平面上，a-a剖面左侧a-a剖面右侧在垂直面上，弯矩为合成弯矩，a-a剖面左侧a-a剖面右侧5.画转矩图 在轴的隔断上，齿轮的圆周力作用在齿轮外圈上，会对轴产生扭转作用，V带处存在弯矩作用，两处弯矩相等。由于只有这两处产生弯矩，轴上弯矩在两处中间各处相等，其余部分不存在弯矩。所以可画出轴上弯矩图如图2（d）。/Nmm=六、 校

7、核轴的强度此轴几乎为对称布置，但aa剖面左侧使用套筒固定齿轮，轴径比右侧小，故aa剖面左侧为危险剖面。由参考文献1查得，抗弯截面模量为 式中 daa截面轴的直径，d=35mm； b键槽的宽度，b=10mm； t键槽的深度，t=5mm。 同理，抗扭截面模量为 弯曲应力： 扭剪应力： 对于调质处理的45钢，由参考文献1 表10.1，查得，。键槽引起的应力集中系数，由参考文献1 附表10.4，查得。 绝对尺寸系数，由参考文献1 附表10.1，查得。轴磨削加工时的表面质量系数，由参考文献1 附表10.1和附表10.2，得。 由此，安全系数计算如下： 由参考文献1 附表10.5，查得许用安全系数。显然，

8、故aa剖面安全。对于一般用途的转轴，也可按弯扭合成强度进行校核计算。对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，取折合系数，当量应力为已知轴的材料为45钢，调质处理，查得。显然，故轴的aa剖面左侧强度满足要求。七、 校核键连接的强度键连接的挤压应力计算公式 式中 d键连接处轴径， mm； T传递的转矩，； h键的高度，mm； l键连接的计算长度，。联轴器处键连接的挤压应力齿轮处键连接的挤压应力取键、轴及联轴器的材料为钢，由参考文献1 表10.2查得。显然，故强度足够。八、 校核轴承寿命1. 计算当量载荷系数 式中 轴的径向载荷和轴向载荷； X、Y 动载荷径向系数和动载荷轴向系数。由于轴向力，由参考文献1 表11.12查得X=1，Y=0。 则当量动载荷 2. 校核轴承寿命 由于轴段几乎呈对称分布，受力均匀，故只需校核轴承。轴承在100以下工作，由参考文献1 表11.19查得，；载荷平稳，由参考文献1 表11.10查得